Импульсный преобразователь напряжения

 

Использование: стабилизация напряжения на накопительных конденсаторах блоков питания импульсных лазеров. Сущность изобретения: напряжение, пропорциональное напряжению дросселя 2 сглаживающего фильтра, последовательно интегрируется интеграторами 6 и 7 для получения сигналов , пропорциональных значениям тока дросселя 2 и напряжения конденсатора 3. Эти сигналы после усиления квадратичными усилителями 8 и 9 суммируются и сравниваются на входе блока 11 сравнения с эталонным напряжением. Результирующий сигнал сравнения управляет работой коммутатора 1, обеспечивающего поддержание на выходе сглаживающего фильтра напряжения требуемого уровня. Гальваническая развязка измерительной цепи и зарядного контура позволяет повысить надежность преобразователя. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (SI)s С- 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Н

12 (21) 4832782/07 (22) 16.04.90 (46) 23.06.92. Бюл. М 23 (71) Институт физики им. Б.И;Степанова (72) В.Т.Авсюк, С.И.Елисеев и.В.В.Серов (53) 621.316.722.1 (088,8) (56) Белостоцкий Б.P. и др. Основы лазерной техники. — М;: Сов. радио, 1972. с.251.

Авторское свидетельство СССР . 1Ф 365784, кл. Н 02 М 7/04, 1973. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: стабилизация напряжения на накопительных конденсаторах блоков питания импульсных лазеров. Сущность изобретения: напряжение, пропорциональ Ы, 1742802 А1 ное напряжению дросселя 2 сглаживающего фильтра. последовательно интегрируется интеграторами 6 и 7 для получения сигналов, пропорциональных значениям тока дросселя 2 и напряжения конденсатора 3, Эти сигнал ы после усиления квадратич н ыми усилителями 8 и 9 суммируются и сравниваются на входе блока 11 сравнения с эталонным напряжением. Результирующий сигнал сравнения управляет работой коммутатора 1, обеспечивающего поддержание на выходе сглаживающего фильтра напряжения требуемого уровня. Гальваническая развязка измерительной цепи и зарядного контура позволяет повысить надежность преобразователя, 2 ил;

1742802 входах квадратичных усилителей, низкая технологичность. устройства, обусловленная высокими требованиями к изоляции схемы измерения от корпуса, низкая безопасность при настройке и ремонте блока.

Целью изобретения является повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что в импульсный преобразователь напряжения, содержащий последовательно включенные между входными и выходными выводами коммутатор и зарядный контур из дросселя и конденсатора, причем вход зарядного контура зашунтирован обратным диодом, два квадратичных усилителя, выходами соединенные с входами сумматора, выход сумматорэ подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого подсоединен к источнику эталонного напряжения, а выход подключен к входу управления коммутатора, введены два интегратора; включенные последовательно,, а дроссель зарядного контура снабжен дополнительной обмоткой, подключенной к входу первого интегратора, выход первого интегратора подключен к входу nepeoro квадратичного усилителя, а выход второго интегратора соединен с входом второго квадратичного усилителя. Тем самым устраняется гальваническая связь с зарядным контуром, уменьшается число датчиков.

На фиг. 1показана функциональная схема предлагаемого импульсного преобразователя; на фиг.2 — временные диаграммы напряжений в различных точках схемы импульсного преобразователя, практически реализованной в составе блока питания импульсного частотного лазера, где А — напряжение на выходе дополнительной обмотки дросселя; Б — напряжение на выходе первоro интегратора;  — напряжение на выходе второго интегратора; à — напряжение на выходе первого квадратичного усилителя; Д— напряжение на выходе второго квадратичного усилителя; Š— напряжение на выходе сумматора; Ж- опорное напряжение на входе компаратора; 3 — напряжение на выходе компаратора; И вЂ” напряжение на выходе мультивибратора; К вЂ” напряжение на выходе импульсного усилителя. го подключен к первому входу блока 45 сравнения, выход которого подключен к цепям управления коммутатора, источник напряжения, выход которого подключен к второму входу блока сравнения. Причем вход первого квадратичного усилителя подключен к датчику тока, а вход второго квадратичного усилителя подключен к

Импульсный преобразователь напряжения.содержит включенный между входными и выходными выводами коммутатор 1, зарядный контур из дросселя 2 и конденсатора 3, причем вход зарядного контура эавыходным выводам зарядного контура, Недостатком известного устройства является низкая надежность, обусловленная наличием гальванической связи между зарядным контуром и схемой измерения. кошунтирован обратным диодом 4, дроссель 2 содержит дополнительную обмотку 5, выход торая в свою очередь приводит к сложной которой подключен к входу первого интегсистеме мощных датчиков, необходимости ратора 6, последовательно соединенного с подавления синфазных составляющих на вторым интегратором 7. Выход первого инИзобретение относится к электротехнике и квантовой электронике и может быть использовано для стабилизации выходного напряжения импульсного преобразователя, в частности для стабилизации напряжения на накопительном конденсаторе блоков питания импульсных лазеров.

Известен импульсный преобразователь напряжения, содержащий последовательно включенные между входными и выходными выводами коммутатор и зарядный контур, состоящий из дросселя и конденсатора, причем вход зарядного контура зашунтирован обратным дйодом, последовательно соединенные усилитель, блок сравнения, управляющий коммутатором, источник эталонного напряжения, подключенный выходом к второму входу блока сравнения.

Причем вход усилителя подключен к выходу зарядного контура.

Недостатки преобразователя — невысокая стабильность выходного напряжения, сильно зависящего от изменений входного напряжения источника питания преобразователя. обусловленная тем, что в схеме измерения и сравнения учитывается только энергия конденсатора (к моменту выключения коммутатора) и не учитывается энергия, запасаемая в дросселе, а также низкая надежность, обусловленная, в частности, наличием гальванической связи между зарядным контуром и схемой измерения напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для стабилизации выходного напряжения импульсного преобразователя, содержащее включенные последовательно между входными и выход-. ными выводами коммутатор и зарядный контур, состоящий из дросселя и конденсатора, причем вход зарядного контура зашунтирован обратным диодом, два квадратичных усилителя, соединенных выходами с входами сумматора, выход которо5

1?42802

15

1

55 тегратора 6 подключен к входу первого квадратичного усилителя 8, а выходвторого интегратора 7 подключен к входу второго квадратичного усилителя 9, выходы квадратичных усилителе 8 и 9 подключены к входам сумматора 10, выход которого подключен к первому входу блока 11 сравнения, к второму входу которого подключен выход источника эталонного напряжения

12. Блок 11 сравнения содержит последовательно включенные компаратор 13, формирователь 14 импульсов, импульсный усилитель 15, нагруженный на первичную обмотку импульсного трансформатора 16, вторичная обмотка которого подключена к управляющим цепям коммутатора 1. Источник 12 эталонного напряжения содержит включенные последовательно источник 17 опорного напряжения и регулятор 18 напряжения. К интеграторам 6 и 7 подключен электронный коммутатор 19, соединенный своим входом с выходом ждущего мультивибратора 20.

Импульсный преобразователь работает следующим образом.

Одновременно с включением коммутатора 1 запускается ждущий мультивибратор

20 и выключается электронный коммутатор

19. Напряжение с дросселя 2, трансформи-. рованное в дополнительную обмотку 5. с выхода дополнительной обмотки 5 поступа-. ет на вход первого интегратора 6, с выхода которого после интегрирования напряжение, пропорциональное току дросселя 2, поступает на входы второго интегратора 7 и первого квадратичного усилителя 8. С выхода второго интегратора 7 после интегрирования напряжение, пропорциональное напряжению на конденсаторе 3, поступает на вход второго квадратичного усилителя 9.

С выхода первого квадратичного усилителя

8 после возведения в квадрат напряжение, пропорциональное энергии запасенной в дросселе 2, и с выхода второго квадратичного усилителя 9 после возведения в квадрат напряжение, пропорциональное энергии, запасенной в конденсаторе 3, поступает на входы сумматора 10, с выхода которого напряжение, пропорциональное полной энергии зарядного контура, поступает на первый вход блока 11 сравнения. Как только напряжение на первом входе блока 11 сравнения превысит напряжение, приложенное к второму входу, соединенному с выходом источника 12 эталонного напряжения, компаратор 13 блока 11 сравнения переключается. Перепад напряжения с выхода

; компаратора 13, сформированный. цепью формирователя 14 импульса. представляющей собой RC-цепочку, усиленный импульснымусилителем 15, поступает на первичную обмотку импульсного трансформатора 16, с вторичной обмотки которого управляющий импульс поступает на управляющий вход коммутатора 1. Последний выключается. Открывается обратный диод 4. Конденсатор 3 через обратный диод 4 заряжается током дросселя 2 до напряжения, соответствующего полной энергии, накопленной в зарядном контуре к. моменту выключения коммутатора 1. Регулировка выходного напряжения преобразователя осуществляется регулировкой опорного напряжения, поступающего на второй вход блока 11 сравнения с источника 17 опорного напряжения через регулятор 18 опорного напряжения.

Таким образом, сигналы, пропорциональные току дросселя 2 и напряжению. на конденсаторе 3, вычисляются из напряжения, снимаемого cдополнительной обмотки.

5 дросселя 2, пропорционального напряжению на дросселе 2. Тем самым становится. возможной изоляция схемы измерения, включающей интеграторы 6 и 7, квадратичные усилители 8 и 9, сумматор 10, блок 11 сравнения, источник 12 эталонного напряжения, от зарядного контура. Устранение гальванической связи между схемой измерения и зарядным контуром приводит к тому, что на входе первого интегратора 6 отсутствует синфазное напряжение и тем самым исключается необходимость в применении дифференциальных усилителей во входных каскадах схемы измерения преобразователя.

Оптимальный выбор коэффициента трансформации дополнительной обмотки 5, дросселя 2 позволяет избегать мощных резистивных делителей датчиков, уменьшать потери мощности на датчиках. К тому же наличие интеграторов на входе (а интеграторы являются высококачественными фильтрами низких частот) схемы измерения повышает помехозащищенность схемы преобразователя и тем самым повышают ее надежность и стабильность выходного напряжения импульсного преобразователя.

К тому же, изоляция схемы измерения от потенциала зарядного контура относительно корпуса значительно повышает надежность преобразователя, безопасность ремонтных и наладочных работ с блоком. а также значительно упрощает изоляцию схемы измерения, экранирование и реализацию прочих технических требований, что повышает технологичность преобразователя, уменьшает себестоимость блока;

Предлагаемый импульсный преобразователь напряжения реализован,в серийно выпускаемом блоке питания импульсного

1742802

Составитель В.Авсюк

Техред М.Моргентал Корректор М.Пожо

Редактор А.Мотыль

Заказ 2285 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101

7 лазера БПЛ-66/33. Схема измерения импульсного преобразователя конструктивна оформлена в виде отдельной платы,:в которой интеграторы 6, 7 и сумматЪр 10 выполнены на микросхемах КР140УД1408А, компаратор 13 — на микросхеме К554СА3А; квадратичные усилители 8, 9 — на перемножителях 525ПС2А, электронный коммутатор

19 — на микросхеме КР590КН4А, ждущий мультивибратор 20 — на микросхеме КР

1006ВИ1, конденсаторы для интеграторов

6; 7 и ждущего мультивибратора 20 - типа

К73-17.

Формула изобретения

Импульсный преобразователь напряжения, содержащий последовательно включенные между входными и выходными выводами коммутатор и зарядный контур из дросселя и конденсатора; причем вход зарядного контура зашунтирован обратным диодом, два квадратичных усилителя, выходами соединенные с входами сумматора, 5 выход сумматора подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого подсоединен к источнику эталонного напряжения, в выход подключен к входу управле-. ния коммутатора, отличающийся тем.

10 что, с целью повышения надежности, в него введены два интегратора; включенные последовательно,а дроссель зарядного контура снабжен дополнительной обмоткой, подключенной к входу первого интегратора, 15 выход первого интегратора подключен к входу первого квадратичного усилителя, а выход второго интегратора соединен с входом второго квадратичного усилителя.